Balastros Electromagnéticos y Electrónicos.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO
“ESTUDIO DE LAS TÉCNICAS DE MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS CAMPOS

ELECTROMAGNÉTICOS EMITIDOS POR EQUIPOS LUMINARIOS Y SUS POSIBLES
EFECTOS SOBRE CUERPO HUMANO.”
TESIS PROFESIONAL
PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
PRESENTAN:
BOJORGES MOLINA JESÚS ALBERTO
CRUZ BALMACEDA YONATAN
DÍAZ RODRÍGUEZ MARÍA FERNANDA
ASESOR METODOLÓGICO
ING. MORALES BECERRA PEDRO MARTIN
ASESOR TÉCNICO
M. EN C. CALTENCO FRANCA JOSÉ HÉCTOR
MÉXICO, D.F. 2015

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”
TEMA DE TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL
DEBERA (N) DESARROLLAR C. JESUS ALBERTO BOJORGES MOLINA
C. YONATAN CRUZ BALMACEDA
C. MARIA FERNANDA DIAZ RODRIGUEZ
“ESTUDIO DE LAS TÉCNICAS DE MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS CAMPOS

ELECTROMAGNÉTICOS EMITIDOS POR EQUIPOS LUMINARIOS Y SUS POSIBLES EFECTOS
SOBRE CUERPO HUMANO”.
MEDIR LAS EMISIONES Y EVALUAR LOS EFECTOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS GENERADOS
POR LUMINARIAS BALASTRADAS.
EVALUAR LOS EFECTOS A TRAVÉS DEL USO DEL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA

NORMA INTERNACIONAL IEC 62493 CON SU VERSIÓN NACIONAL PT-NMX-J-599/3-
ANCE-2011
IMPLEMENTAR UN CIRCUITO DE PROTECCIÓN PARA EL RADIO RECEPTOR EMI
DAR SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES PARA LA EXPOSICIÓN A CAMPOS
ELECTROMAGNÉTICOS EMITIDOS POR LUMINARIAS BALASTRADAS
CIUDAD DE MÉXICO, A 11 DE OCTUBRE DEL 2016.
ASESORES
ING. JOSÉ HÉCTOR CALTENCO FRANCA ING. PEDRO MARTIN MORALES BECERRA
ING. PATRICIA LORENA RAMÍREZ RANGEL

JEFA DEL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE
INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
CONTENIDO TEMÁTICO
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ IV

ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................................. VI
ÍNDICE DE ECUACIONES.................................................................................... VII
OBJETIVOS ......................................................................................................... VIII
Objetivo General: .............................................................................................. VIII
Objetivos Específicos: ....................................................................................... VIII
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................... IX
1 CONCEPTOS GENERALES ............................................................................ 1
1.1 Introducción lámparas y balastros .............................................................. 1
1.2 Radiación ................................................................................................... 6
1.3 Exposición a campos electromagnéticos ................................................. 10
2 CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS .............................................................. 11
2.1 La Organización Mundial de la Salud. ...................................................... 11
2.2 Clasificación de campos electromagnéticos de acuerdo a la frecuencia.. 12
2.3 Efectos en la salud ................................................................................... 13
2.3.1 Energía ionizante y no ionizante ........................................................ 14
2.4 Recomendación UIT K52 ......................................................................... 16
2.5 La tasa de absorción específica (SAR) .................................................... 16
2.6 Propiedades biológicas de los tejidos ...................................................... 18
2.7 Intervalo de frecuencias ........................................................................... 19
2.8 ¿Cómo estudiar el comportamiento de los sistemas lineales y no lineales? ..... 21
2.9 La relación frecuencia longitud de onda ................................................... 23
2.10 Teoría de redes eléctricas..................................................................... 25
2.10.1 Redes eléctricas inteligentes .......................................................... 26
3 MÉTODO DE EVALUACIÓN .......................................................................... 27
3.1 Requisitos para el método de medición. .................................................. 29
3.2 Circuito de protección............................................................................... 30
4 DESARROLLO EXPERIMENTAL ................................................................... 41
4.1 Condiciones de experimentación. ............................................................ 41
4.2 Condiciones de operación. ....................................................................... 41
4.3 Distancias de medición. ........................................................................... 42
II
4.4 Resultados obtenidos. .............................................................................. 43
4.5 Conclusiones ............................................................................................ 50
4.6 Recomendaciones de trabajos a Futuro................................................... 51
GLOSARIO............................................................................................................ 52
REFERENCIAS ..................................................................................................... 53
ANEXO I. EMI ....................................................................................................... 55
ANEXO II. DG2000 Función de la serie / Generador de forma de onda arbitraria
DG2041A/DG2021A .............................................................................................. 56
ANEXO III CONCEPTOS BASICOS ..................................................................... 58
III
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Muestra el intervalo de frecuencias del espectro visible dentro del
espectro electromagnético. [2] ................................................................................ 3
Figura 2.1 Circuito de prueba utilizado para el circuito de protección. .................. 24
Figura 2.2 Forma de onda de salida del generador de funciones. ........................ 24
Figura 3.1 Cabeza de pruebas “Van der hoodfen” para mediciones de corriente
inducidas por radiación [15]................................................................................... 30
Figura 3.2 Diagrama de conexión del circuito de protección [15]. ......................... 31
Figura 3.3 Las fases de funcionamiento del circuito de protección. ...................... 32
Figura 3.4 Diagrama de conexión del circuito de protección en la fase 1 con el
software de simulación multisim ............................................................................ 33
Figura 3.5 Respuesta en el tiempo de la salida de la primera fase en contraste con
la señal de entrada del circuito de protección con una frecuencia menor a 720.484
KHz. ...................................................................................................................... 34
Figura 3.6 Diagrama de conexión del circuito de protección en la fase dos. ......... 35
Figura 3.7 Respuesta en el tiempo de la fase dos del circuito, en contraste con la
señal de entrada del circuito (rojo) y la señal de salida de la fase 2 (color verde) 35
Figura 3.8 Respuesta en el tiempo de la señal de salida de la fase 3 del circuito de
protección en contraste con la señal de entrada del circuito. ................................ 36
Figura 3.9 Circuito de protección simulado con orcad........................................... 37
Figura 3.10 Funcion de transferencia del circuito de protección en el dominio de la
frecuencia. ............................................................................................................. 37
Figura 3.11 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de
primera fase con una frecuencia de 600 KHz........................................................ 38
Figura 3.12 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida con
una frecuencia de trabajo de 2.1 MHz ................................................................... 38
Figura 3.13 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de la
segunda fase con una frecuencia de trabajo de 4 MHz. ....................................... 39
Figura 3.14 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de la
cuarta fase con una frecuencia de trabajo de 4 MHz. ........................................... 40
IV
Figura 4.1 “Punto de referencia para establecer la distancia entre la cabeza de
prueba y las lámparas”. ......................................................................................... 42
Figura 4.2 “Posición de la cabeza de prueba (antena esférica)” .......................... 43
Figura 4.3 ”Comportamiento de la medición a 160 cm del equipo de iluminación
obtenida mediante el software ESPC-K1”. ............................................................ 44
V
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1 uso de balastros en determinado momento para mostrar las elevaciones
de temperatura en diferentes longitudes de onda [3] .............................................. 5
Tabla 2.1 Diferencias entre las propiedades que caracterizan a los campos
eléctricos y magnéticos [9]. ................................................................................... 12
Tabla 2.2 Muestra las denominaciones y aplicaciones de los distintos márgenes de
frecuencias. ........................................................................................................... 20
Tabla 3.1 Especificaciones del analizador de espectros [15] ................................ 28
Tabla 3.2 Restricciones básicas de exposición del cuerpo humano, clase A
(público en general), a campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo para
frecuencias de hasta 10 GHz [15] ......................................................................... 29
Tabla 4.1 ”Valores obtenidos de la medición a 160 cm de separación del equipo
iluminación”. .......................................................................................................... 45
Tabla 4.2 ”Valores obtenidos de la medición a 100 cm de separación del equipo
iluminación”. .......................................................................................................... 47
Tabla 4.3 Valores obtenidos de la medición a 80 cm de separación del equipo
iluminación”. .......................................................................................................... 49
VI
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 2.1.......................................................................................................... 17
Ecuación 2.2.......................................................................................................... 17
Ecuación 2.3.......................................................................................................... 17
Ecuación 2.4.......................................................................................................... 18
Ecuación 2.5.......................................................................................................... 18
Ecuación 2.6.......................................................................................................... 18
Ecuación 2.7.......................................................................................................... 24
Ecuación 2.8.......................................................................................................... 25
Ecuación 2.9.......................................................................................................... 25
Ecuación 2.10........................................................................................................ 25
Ecuación 3.1.......................................................................................................... 33
Ecuación 3.2.......................................................................................................... 33
Ecuación 4.1.......................................................................................................... 44
Ecuación 4.2.......................................................................................................... 45
VII
OBJETIVOS
Objetivo General:
Medir las emisiones y evaluar los efectos de los campos electromagnéticos

generados por luminarias balastradas.
Objetivos Específicos:
I. Evaluar los efectos a través del uso del método de medición de la norma
internacional IEC 62493 con su versión nacional PT-NMX-J-599/3-ANCE-
2011.
II. Implementar un circuito de protección para el radio receptor EMI.
III. Dar sugerencias y recomendaciones para la exposición a campos

electromagnéticos emitidos por luminarias balastradas.
VIII
JUSTIFICACIÓN
La exposición a campos electromagnéticos (CEM) es intemporal y universal,

porque en el medio en el que vivimos este tipo de CEM abundan de forma natural
y artificial. Tenemos ejemplos de CEM naturales, por mencionar algunas como
tormentas eléctricas, la radiación cósmica o el mismo campo electromagnético que
genera la Tierra, por otra parte, en los CEM artificiales podríamos tener los
provocados por sistemas de radiodifusión, los electrodomésticos, sistemas de
transmisión, los de distribución de energía eléctrica, etc.
La preocupación social sobre los posibles efectos a la salud causados por la larga
exposición que se tiene cotidianamente a dispositivos emisores de campo
electromagnético, en particular las luminarias balastradas de energía
electromagnética, motiva a realizar un estudio de estos efectos para poder mostrar
si existen afectaciones o no a la salud y dar recomendaciones de cómo poder
disminuir estos efectos en caso de ser dañinos.
Se estudian estos tipos de luminarias balastradas ya que en el país siguen

vigentes y son las más usadas, aunque en la actualidad se están incorporando al
mercado las luminarias con LEDs.
IX
1 CONCEPTOS GENERALES
1.1 Introducción lámparas y balastros
El ser humano siempre ha tenido el firme propósito de cubrir sus necesidades, tal
es el caso en el ámbito de la iluminación, en donde uno de los más claros
ejemplos es el descubrimiento del fuego con propósitos de seguridad e
iluminación, donde el hombre cubre la necesidad de no permanecer en oscuridad.
En la actualidad esta necesidad se convirtió en alargar el tiempo útil de jornada de
actividades debido al constante uso de tecnologías modernas. Con el transcurso
del tiempo y la evolución del mismo hombre, se ha provocado que se dedique a
aprender, descubrir y dominar éste ámbito para conseguir un buen
aprovechamiento en sus diversos aspectos.
Esto dio lugar a los sistemas de iluminación, los cuales hoy en día son muy
utilizados en la sociedad pasando así del uso del fuego al uso de lámparas. Esta
necesidad la pueden cubrir las lámparas, las cuales hoy en día cuentan con un
dispositivo llamado balastro, que es el que limita la corriente para que no llegue en
exceso, y el voltaje al ser poco, lo amplifica para hacer funcionar el dispositivo
Las lámparas fluorescentes y de alta Intensidad de descarga, son las de mayor

preferencia porque iluminan adecuadamente y con un bajo costo.
Se mencionarán las lámparas más comunes en el mercado [1]:
Lámparas de alta intensidad de descarga (HID): Requieren un nivel de tensión del

orden de KV para que el gas metálico se pueda ionizar, los gases pueden ser de
Neón o Argón.
Lámparas de vapor de mercurio: Pueden ser de alta o baja presión, la baja presión
tiene radiación ultravioleta donde en el espectro visible es considerada baja, y
teniendo una eficiencia luminosa baja, mientras que en las de alta presión, tiene
una energía normalmente de 50 watts a 1000 watts lo cual provoca una elevación
de temperatura, como en una lámpara incandescente que son las más comunes,
al trabajar con 10 watts de potencia y al trabajar en cierto tiempo, éste ya presenta
-1-
una elevación de temperatura. Estas lámparas solían ser las más utilizadas para el
alumbrado público y todo el exterior.
Lámparas fluorescentes: Son las más comunes para iluminar en un hogar o la

industria.
Hoy en día se existen diversos tipos de balastros, como a continuación se

mencionan:
Balastros Magnéticos o Electromagnéticos: Están compuestos por un inductor y un

capacitor, para limitar y estabilizar la corriente. También puede tener un
transformador para elevar o disminuir la tensión que se requiere de la lámpara, así
como también contienen un protector térmico para evitar que se sobrecaliente [2].
Balastros electrónicos: Generalmente este tipo de balastros trabajan en el

intervalo de frecuencia de los 20 KHz, los cuales provocan que se tengan
componentes electrónicos que generan el proceso de conversión de CA a CD [2].
Aunque los balastros electromagnéticos presentan una gran simplicidad y un costo

bajo, estos tienen que trabajar a frecuencias de red (donde se transmite la misma
señal en el mismo canal, lo cual trae como consecuencia un bajo rendimiento, por
ello los balastros electrónicos son utilizados en nuestros días para la alimentación
de lámparas, si hacemos una comparación entre el balastro magnético con el
electrónico, este último proporciona mayor rendimiento, un control de potencia a la
salida, larga vida a la lámpara y consumo de energía reducido.
Estos balastros, generan pulsos que provocan interferencias electromagnéticas no

intencionales, de manera radiada o conducida y es por esta razón que se han
tenido problemas de compatibilidad electromagnética, ya que no se ha llegado a la
optimización del circuito electrónico en el balastro.
El problema principal que presentan los balastros electrónicos con respecto a las
interferencias (ruido) en alta frecuencia se pueden presentar de forma conducida o
radiada, que pueden llegar a generar mal funcionamiento de los equipos o también
a equipos que se conecten en su misma línea de alimentación, puede afectar
también a los sistemas de radiocomunicaciones por su alta sensibilidad [2].
-2-
En el presente trabajo se harán pruebas con lámparas balastradas, en el intervalo
de frecuencias de 20 KHz - 10 MHz, dicho intervalo está ubicado dentro de la
banda de radiocomunicación del espectro electromagnético el cual es
considerado como energía no ionizante, debido a esto el estudio del
funcionamiento de los balastros se basa en la problemática de las frecuencias, ya
que la energía eléctrica se transforma en energía lumínica, la cual está en los
límites de la energía ionizante y no Ionizante, provocando una incertidumbre de
las consecuencias que puede tener en el cuerpo humano (tejido vivo), estas
energías se mencionarán más a fondo en el capítulo II, en el apartado de efectos
en la salud.
El espectro visible (longitudes de onda en la que el ser humano es capaz de

percibir la radiación electromagnética; intervalo de frecuencias en donde se
encuentra la luz visible), se compone por 3 colores fundamentales que son: rojo,
verde y azul, colores que conforman la luz blanca. El intervalo de frecuencias
ionizante afecta a las células de los diferentes tejidos biológicos del organismo ya
que cuando una célula del cuerpo es ionizada, ésta cambia su estructura química
o eleva su temperatura a tal grado de dañarla, tal y como se explicará en el
capítulo II [3].
Figura 1.1 Muestra el intervalo de frecuencias del espectro visible dentro del
espectro electromagnético. [2]
-3-
En la siguiente tabla se muestra el intervalo del espectro electromagnético que
tienen diferentes lámparas tanto con balastros electrónicos y electromagnéticos,
así como sus usos, siendo estas comerciales.
-4-
Tabla 1.1 uso de balastros en determinado momento para mostrar las elevaciones de temperatura en
diferentes longitudes de onda [3]
Se observa que varios de ellos tienen una elevación térmica en los intervalos de
frecuencia que ocupan la radiación ultravioleta, mayores de 400 nanómetros en la
tabla del espectro electromagnético (la longitud de onda está relacionada con la
frecuencia por la expresión 𝜆 = c / 𝑓 ; donde c es la velocidad de la luz), por lo tanto
la frecuencia que tiene esa longitud de onda es de 750 𝑇𝐻𝑧, lo que indica que se
usa mayor frecuencia con menor potencia, como también prolongación del tiempo
de exposición a la de luz infrarroja, pueden provocar una elevación de
temperatura. Con lo antes mencionado se puede considerar una potencia baja o
media, pero con un tiempo de exposición prolongado ¿Se tendrá una elevación en
la temperatura?
La característica principal de este trabajo, es el enfoque en el aspecto de la

radiación producida por luminarias balastradas, para poder dar un resultado de los
posibles efectos que dichos dispositivos pueden generar en una persona, ya que
se debe de considerar que si se radia con potencias altas en un tiempo
prolongado puede tener consecuencias a nivel celular en el cuerpo humano, por
ello se tomaron los siguientes parámetros a estudiar:
• Potencia
• Distancia
• Tiempo de exposición
-5-
• Frecuencia
Cada uno de esos factores, si exceden ciertos límites como lo señala la norma IEC
62493, así como el SAR y la medición de la radiación proveniente de diferentes
dispositivos, pueden tener efectos indeseables en los tejidos vivos (estructuras
celulares) [11].
Se ha mencionado que las lámparas producen interferencia electromagnética no

intencional mediante radiación, pero ¿A qué se refiere este término? Es por ello
que se necesita definir el fenómeno de radiación:
1.2 Radiación
La radiación es un modo de trasmisión de cualquier tipo de energía de un medio a

otro, puede tener como medio de propagación el espacio libre o un medio físico.
Existen dos tipos de radiación [4]:
• Intencionales (hechas por el hombre): Se encuentran comúnmente en los

servicios de comunicaciones (Radiodifusión, telefonía, satelitales,
microondas, entre otros). Esta radiación es resultado de emisores
intencionales, los cuales utilizan campos electromagnéticos para la
transmisión de señales. Estos campos pueden sobrepasar los límites de
seguridad en algunas regiones, dependiendo de la potencia de trabajo,
ganancia, frecuencia, orientación y directividad del tipo de emisor que se
utilice.
• No intencionales (naturales): Este tipo de radiación se presenta de dos
formas.
1. Por fuentes naturales de energía electromagnética como pueden
ser las radiaciones cósmicas, descargas atmosféricas, etc.
2. Y las producidas por emisores no intencionales los cuales pueden
producir CEM (Campos Electromagnéticos) debido a emisiones
espurias (una emisión espuria está definida como toda emisión no
deseada dentro o fuera de la banda útil, es decir, emisiones que
no son deseadas para la operación o el desarrollo del dispositivo).
Estos campos suelen estar apreciablemente por debajo de los
límites de seguridad establecidos por las normas de la ICNIRP,
las normas nacionales y otras.
Estas emisiones espurias se pueden presentar debido al cambio de los factores de
operación de los emisores, esto puede ser ya sea por una falla debido al desgaste
del equipo o por una perturbación externa al dispositivo, entre otras.
-6-
Los seres humanos vivimos inmersos en campos electromagnéticos los cuales
son radiados en gran parte por los aparatos electrónicos que se usan algunos de
ellos son: el celular, el microondas, la televisión, la computadora, las lámparas,
estaciones de radiodifusión, entre otros.
La continua proliferación de los numerosos aparatos con transmisión en Radio

Frecuencia, que son demandados por la sociedad actual y debido a la complejidad
de los componentes que los constituyen, suelen trabajar a altas frecuencias, por
ello se ha dado como consecuencia que se tomen diferentes medidas de
prevención, normas para considerar la seguridad y la compatibilidad con otros
aparatos. Ya que al parecer los efectos de la radiación pueden ser agudos, o
aparecer a corto tiempo después de la exposición a la radiación, o crónicos,
muchos años después de recibir la exposición.
Un estudio reveló que en promedio, los mexicanos ven televisión cuatro horas y
45 minutos por día, así como un nuevo estudio de la empresa Experian, en el que
encontró que los usuarios en todos los sistemas pasan, en promedio, 58 minutos
al día en sus teléfonos móviles inteligentes [5]. El periódico “El universal “presento
un reportaje que muestra que una persona en promedio ve su celular 150 veces al
día [6].
Suponiendo que una jornada laboral de una persona profesionista es de 8 horas

diarias, las cuales transcurren frente a una computadora, lámparas o uso
frecuente del celular, se puede notar que las personas viven expuestas a
constantes y largos periodos de tiempo con aparatos que radian energía
electromagnética.
Es alarmante este hecho, por ello se realizan estudios para poder determinar si
esta radiación puede afectar a la salud y de qué manera.
Por otro lado, para que las lámparas que operan a alta frecuencia puedan ser
comercializadas, deben de cumplir con ciertas normas de conformidad, así como
de compatibilidad electromagnética, pero el problema es que no hay una norma
-7-
internacional aceptada, por lo tanto, solo se toman recomendaciones con base en
las normas internacionales.
En resumen, la electrónica ha venido avanzando a lo largo de la historia, desde el

desarrollo del bulbo, posteriormente la invención del transistor y hasta nuestros
días no se ha dejado de desarrollar tecnología tal es el hecho que ahora todo los
componentes electrónicos ocupan un menor tamaño como es el caso de la
tecnología de montaje superficial , esto llevo a trabajar con frecuencias más altas,
por lo tanto, los diseños son cada vez más complejos, con nuevos requerimientos
para evitar problemas con la compatibilidad electromagnética.
Todo esto dio pauta a la aplicación de los desarrollos establecidos por la

Compatibilidad Electromagnética (EMC por sus siglas en inglés Electromagnetic
Compatibility), que se refiere a la capacidad de un aparato o un sistema para
funcionar de manera satisfactoria en un entorno electromagnético sin introducir
perturbaciones en dicho entorno o teniendo perturbaciones por un factor externo,
esto quiere decir que el aparato o sistema no sea susceptible a ser interferido [7].
La susceptibilidad se define como la incapacidad de un sistema para funcionar sin

degradación en presencia de una perturbación electromagnética (onda radiada),
una alta susceptibilidad electromagnética indica alta tolerancia a trabajar en
presencia de campos electromagnéticos [7].
Para el caso de los tejidos vivos la susceptibilidad es una condición del cuerpo que
aumenta la probabilidad de que el individuo desarrolle una enfermedad en
particular. La susceptibilidad está influenciada por una combinación de factores
genéticos y ambientales [8].
La evaluación de EMC garantiza básicamente que cualquier dispositivo electrónico

no va a propagar señales electromagnéticas hacia su entorno, que puedan
provocar fallas en otros equipos dentro del mismo entorno y también la habilidad
de funcionar satisfactoriamente en su ambiente, aun cuando pueda recibir
radiación electromagnética que provenga de otros dispositivos externos que se
-8-
encuentran en su propio entorno, a este tipo de perturbaciones se les conoce
como las EMI (Electromagnetic Interference, por sus siglas en inglés).
Las EMI´s son perturbaciones que afectan a cualquier sistema eléctrico o

electrónico, esto pasa cuando se tienen blindajes pobres en las líneas de
alimentación y en equipos de alta sensibilidad o por un mal diseño. Estas
interferencias se presentan de forma conducida y radiada. Existen dos tipos de
fuentes de interferencias electromagnéticas, las que se pueden considerar como
fuentes de EMI naturales y fuentes de EMI que aparecen debido a la acción del
hombre. Fuentes de EMI naturales se pueden encontrar en los relámpagos que
pueden llegar a ofrecer descargas de hasta 10 KV, durante tiempos muy cortos o
efectos solares que afectan a la ionosfera.
En este trabajo se utilizará un medidor receptor EMI (Radiorreceptor para pruebas

de EMI de 9KHz a 1GHz, Marca Rohde & Schwarz, Modelo ESPC) que medirá las
interferencias (variaciones de energía) que sean propagadas por el sistema.
La EMC dentro de sus pruebas, realiza un análisis de descargas electrostáticas

(ESD) y de los daños provocados por dichas emisiones, de modo que los aparatos
deben de cumplir con ciertas normas de compatibilidad acordes a su entorno
electromagnético de operación, de manera que en el diseño de nuevos productos
electrónicos se deben de cumplir dichos requisitos para un mejor desempeño.
Otros aspectos a satisfacer son la integridad de Señal (Signal-Integrity) y la

Integridad de la Alimentación (Power-Integrity), el objetivo en el que se centran
consiste en mantener las señales en los circuitos sin distorsión y las señales de
alimentación estables, esto con el fin de garantizar un correcto funcionamiento.
Así que para poder cumplir con estos aspectos de la EMC se necesita saber
cuáles son los límites de la energía electromagnética que se propaga de manera
guiada o radiada para no generar perturbaciones susceptibles a ellas y así poder
llevar a cabo la evaluación y la aplicación de dichos límites, los comités
internacionales se reúnen para poder así fijar dichas normas.
-9-
Actualmente estos límites están especificados en estándares o normas
internacionales o locales, para efectos prácticos, las normas aplicables, en esta
área, con mayor divulgación son las siguientes:
• IEC • FCC
• IEEE • CENELEC
• ANSI • ICNIRP
• FTS
• CISPR
1.3 Exposición a campos electromagnéticos
Se sabe que el tejido biológico, al igual que los sentidos humanos, pueden ser
afectados si son expuestos a un CEM, esto quiere decir expuestos a radiación.
Esta exposición puede implicar efectos en la salud, los cuales van aumentando a
través del tiempo, para poder conocer los efectos de la exposición a campos
electromagnéticos en el cuerpo humano se hace una medición, en el caso
particular de este trabajo, alrededor de equipos de iluminación, densidad de
corriente inducida en intervalos de frecuencias que van de 20KHz a 10MHz.
En los equipos de iluminación existen diferentes productos, tales como:
a) Lámparas de techo
b) Lámparas de escritorio
c) Lámparas portables
d) Equipos de radiación UV
Estos productos necesitan ser evaluados ya que son muy usados, como se ha
mencionado anteriormente, por periodos de tiempo extensos, en el presente
trabajo se estudiará si estos aparatos de iluminación pueden ser dañinos a la
salud.
- 10 -
2 CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
2.1 La Organización Mundial de la Salud.
En este trabajo se analizarán los efectos de la radiación emitida por equipos

luminarios en el cuerpo humano, por lo que es necesario considerar las normas y
regulaciones que se encargan del estudio en materia del cuerpo humano.
La Organización Mundial de la Salud, (organismo que se encarga en la

especialización para gestionar políticas de prevención, promoción e intervención
en salud a nivel mundial), en el año de 1996 creó un proyecto conocido como
“Proyecto Internacional para la Evaluación de los Efectos de la Salud de CEM
(Campo Electromagnético)”, esto debido al gran crecimiento de la tecnología
alrededor del mundo, lo cual propicia que las poblaciones estén expuestas a
campos electromagnéticos, los cuales están caracterizados por su longitud de
onda, su frecuencia, así como su potencia, entre otras [9].
La longitud de onda es la distancia que hay en un ciclo completo de una onda, tal
como la frecuencia dada en Hertz, que se define como el número de ciclos que
ocurren en determinado tiempo, por lo tanto, es necesario que se establezcan
científicamente los posibles efectos sobre la exposición a campos eléctricos y
magnéticos, estáticos y variables con el paso del tiempo.
En la siguiente tabla se observan algunas de las diferencias entre campos

eléctricos y campos magnéticos:
- 11 -
Campos eléctricos Campos Magnéticos
*Su fuente de alimentación es la tensión *Su fuente de alimentación es la corriente

eléctrica. eléctrica.
*La intensidad está dada en Volts/metro. *La intensidad se mide en amperios por
metro.
*Existe un campo eléctrico aun cuando
el aparato no esté en funcionamiento. *Se utiliza una magnitud relacionada,
conocida como micro teslas 𝜇𝑇 o militeslas
*La intensidad del campo disminuye (mT).
debido al aumento de la distancia que
haya desde la fuente. *Se originan cuando se pone a funcionar
un aparato eléctrico y la corriente comienza
*Algunos materiales de construcción a fluir.
nos pueden proteger de los campos
eléctricos. *La intensidad disminuye conforme
aumenta la distancia de la fuente.
*No todos los materiales tienen la

capacidad de atenuar los campos
magnéticos.
Tabla 2.1 Diferencias entre las propiedades que caracterizan a los campos eléctricos y magnéticos [9].
Estas diferencias proporcionan una pauta para entender mejor el efecto que los
campos Electromagnéticos producidos por luminarios, es por eso que en los
siguientes apartados se abordará el estudio de las técnicas que se usan para la
evaluación de éstos. Los campos eléctrico y magnético se llegan a presentar
independientemente uno del otro, en esos casos se les denomina campos
estáticos, un ejemplo de este tipo es cuando los campos eléctricos se originan
entre las nubes y la tierra durante una tormenta antes de que se genere un rayo o
bien una descarga eléctrica.
2.2 Clasificación de campos electromagnéticos de acuerdo a la frecuencia.
La exposición a CEM ha sido estudiada durante años, teniendo como resultado

teorías de algunos impactos en la salud, es por eso que se ha estado planteando
la posibilidad de que la exposición a Campos Electromagnéticos ocurre en tres
diferentes niveles de frecuencia:
1. Frecuencias de la red eléctrica y todos los aparatos eléctricos, la cual

es de 50/60 Hz, considerada como extremadamente baja (FEB), esto
- 12 -
debido a que son frecuencias generalmente hasta los 300Hz, la cual
podría producir un incremento en la aparición de cáncer en niños, así
como otros efectos perjudiciales para la salud.
2. Otras tecnologías las cuales producen frecuencias intermedias (FI)
que van de 300Hz a 10 MHz, como ejemplo de estas frecuencias
tenemos los sistemas antirrobo y los sistemas de seguridad.
3. La tecnología de Radiofrecuencia (RF), los cuales tienen un rango de
frecuencia de 10 MHz a 300 GHz, se han estado utilizando en
abundancia, debido a la constante demanda de servicios de
transmisión de datos (voz, video o paquetes de información). Estos
equipos los podremos encontrar como la radio, la televisión, las
telecomunicaciones, otro de los usos de esta tecnología es el
diagnóstico y tratamiento de enfermedades a través de microondas.
2.3 Efectos en la salud
En caso que un ser humano este expuesto a este tipo de campos

electromagnéticos conduce a realizar estudios relacionados con los efectos que
esta exposición pudiera llegar a causar.
En el organismo se producen ciertas corrientes eléctricas, debido a las reacciones

químicas de las funciones corporales, incluso en ausencia de campos
electromagnéticos externos, pero al ser participe una interacción con campos
externos, estas corrientes son alteradas lo cual produce efectos biológicos y
necesitan de una investigación especial para medir e identificar los riesgos.
Los principales efectos que se producen en cada uno de los CEM antes
mencionados son los siguientes:
• A FEB los campos magnéticos y eléctricos inducen pequeñas corrientes en

el interior del organismo y no existen pruebas hasta el día de hoy de que
sea perjudicial para la salud.
• Los campos de FI se manifiestan en el calentamiento de los tejidos del
cuerpo humano.
- 13 -
• Mientras que los campos de RF, representan una gran preocupación para
las organizaciones centradas en ámbito de la salud, ya que la exposición a
largo plazo puede tener relación con la proliferación de enfermedades como
el cáncer debido a que en el intervalo de frecuencias con las cuales
trabajan es alto por lo cual su longitud de onda es lo bastante pequeña
como para poder afectar algunas de las capas del tejido vivo [10].
2.3.1 Energía ionizante y no ionizante
Cuando se quieren analizar los efectos biológicos de la radiación electromagnética

es importante tener en cuenta dos tipos de radiación: ionizantes y no ionizantes,
las cuales tienen efectos distintos en el cuerpo humano. La ionización es un
proceso por el cual los electrones son desplazados de los átomos. Este proceso
puede generar cambios moleculares capaces de provocar lesiones en las células
o bien en los tejidos del cuerpo humano, incluyendo el material genético (ADN),
como malformaciones en fetos expuestos a este tipo de radiación.
Para que esta radiación se presente es necesario trabajar con frecuencias

extremadamente altas superiores a los PHz (1𝑥1015 𝐻𝑧), en cambio la radiación no
ionizante no es capaz de desplazar a los electrones, pero pueden llegar a producir
los efectos antes mencionados dependiendo de la frecuencia que se trabaje
además que este tipo de energía se presenta en frecuencias menores a los THz
(1x1012 𝐻𝑧) [12].
Para que los equipos electrónicos no excedan el límite de la energía no ionizante

a ionizante existen organizaciones las cuales se encargan de crear las
regulaciones y parte de algunas recomendaciones establecidas, tal es el caso de
la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), la cual es la encargada de la
reglamentación, la normalización, la coordinación y el desarrollo de las
telecomunicaciones internacionales, así como de evaluar los límites de afectación
y las recomendaciones la seguridad y sus posibles efectos para garantizar la
salud debido a los niveles emitidos por los dispositivos, así como por las
instalaciones de telecomunicaciones y radiodifusión incluyendo los teléfonos
- 14 -
celulares. También se pueden mencionar los trabajos realizados por la IEC
(International Electrotechnical Commission), quien se encarga de lo relacionado a
las normas de los equipos electrotécnicos y del estudio relativo de la EMC, quien
hasta ahora se encarga de evaluar los límites de los aparatos eléctricos y
electrodomésticos que operan en baja frecuencia.
Según investigaciones de la Agencia Internacional para la Investigación del

Cáncer (IARC), se han clasificado los campos de radiofrecuencias
electromagnéticas como una posible causa del cáncer en los humanos basados
en el incremento del “glioma”, que es un tipo maligno de cáncer en el cerebro,
asociado al uso de teléfonos inalámbricos.
Como resultado de esta investigación el grupo de trabajo de la IARC evalúa las

diferentes categorías que relacionan la frecuencia de campos electromagnéticos,
teniendo así diferentes tipos de exposición:
• Exposiciones a radar y a las microondas.

• Exposición ambiental asociada con la transmisión de señales de radio,
televisión y telecomunicación inalámbrica.
• Exposición personal asociada con el uso de celulares.
El equipo de trabajo de la IARC concluyó que puede haber un riesgo asociado con
el uso del celular cuando hay exposición con el ser humano y para ello se necesita
tener una supervisión del vínculo entre celulares y el riesgo al cáncer [10].
En los últimos años diversas investigaciones se han desarrollado para tratar de

corroborar si los resultados que se obtienen en las pruebas de laboratorio sobre
los efectos de los CEM son o no indicativos de daño a la salud o si se pueden usar
con fines terapéuticos, pero que a su vez tenga efectos de tipo permanente o
temporal. Por estas razones se crearon recomendaciones para tener algunos
límites para exponer una persona a este tipo de radiación.
- 15 -
2.4 Recomendación UIT K52
En la recomendación UIT K52, en su serie K: Protección contra las interferencias,

muestra una orientación al cumplimiento de los límites de exposición de las
personas a los campos electromagnéticos.
El objetivo de esta recomendación es dar a conocer los límites de seguridad en las

telecomunicaciones cuando se expone una persona a los campos
electromagnéticos en frecuencias que van desde los 9KHz A 300GHz, lo cual nos
indica que estamos hablando de frecuencias RF y FI [4].
Existen diferentes documentos, tanto nacionales como internacionales, en los

cuales se indican los límites de seguridad de la exposición de las personas a los
CEM, la mayoría de estos documentos comprenden límites básicos y de
referencia.
Con respecto a los límites básicos, estos corresponden a las magnitudes

fundamentales que determinan la respuesta física o lógica del cuerpo humano a
los CEM, estos límites se expresan en la forma de la Tasa de Absorción
Específica (SAR), Absorción Específica (SA) y densidad de corriente (CD).
Como parte de controlar o legislar los efectos de la radiación sobre la salud,

algunas autoridades piden como requisito que los productos que salen al mercado
contengan la indicación del SAR. En los últimos años la actualización del SAR ha
estado centrada en Europa y en los Estados Unidos.
La mayoría de las propiedades dieléctricas de los tejidos biológicos, necesitan ser

determinadas por el SAR, que son usados en modelos de materiales sintéticos y
animales de laboratorio, debido a que las pruebas no se pueden realizar
directamente en el cuerpo humano, por lo cual no se saben los efectos que estas
pruebas puedan causar en organismos humanos vivos.
2.5 La tasa de absorción específica (SAR)
Se ha comentado que uno de los parámetros que proporciona información útil es

el SAR pero en que consiste. El SAR es la unidad de medición de radiación no
- 16 -
ionizante obtenida del incremento de energía (𝑑𝑤) absorbida o disipada por un
incremento de la masa ( 𝑑𝑚 ) contenido en un cierto volumen ( 𝑑𝑣 ) con una
densidad dada 𝜌, el modelo matemático sería el siguiente [11]:
𝑑 𝑑𝑤 𝑑 𝑑𝑤
𝑆𝐴𝑅 = 𝑑𝑡 (𝑑𝑚) = 𝑑𝑡 (𝜌𝑑𝑣) ( 2.1)
También puede ser obtenido mediante la tasa de incremento de temperatura en

cierto punto [16]:
2
𝜎|𝐸⃗ |
𝑆𝐴𝑅 = ( 2.2)
𝜌
Dónde:
𝜎 = Conductividad del tejido (S/m)
|𝐸⃗ |= Campo eléctrico máximo existente en el volumen (V/m)
𝜌 = Densidad del tejido (kg/𝑚3 )
Los límites generales son aplicados para los teléfonos móviles y aparatos
similares.
Los límites de exposición se expresan como promedio de las magnitudes en cierto

periodo (llamado tiempo promedio) que puede expresar como:
∑𝑖 𝑋𝑖 2 𝑡𝑖 ≤ 𝑋𝑙 2 𝑡𝑎𝑣𝑔 ( 2.3)
𝑋𝑖 = Campo eléctrico o magnético durante la exposición
𝑡𝑖 = Duración de exposición
𝑋𝑙 = Límite de referencia
𝑡𝑎𝑣𝑔 = Tiempo promedio apropiado
- 17 -
El límite de densidad de potencia se expresa:
∑𝑖 𝑆𝑖 2 𝑡𝑖 ≤ 𝑆𝑙 2 𝑡𝑎𝑣𝑔 ( 2.4)
𝑆𝑖 = La densidad de potencia durante la exposición i
𝑡𝑖 = Tiempo de duración de la exposición
𝑆𝑙 = Límite de referencia
𝑡𝑎𝑣𝑔 = Tiempo promedio
Se debe de considerar que el límite solo puede ser aplicado para exposiciones de
corta duración. El SAR es una útil herramienta de evaluación, pero también se
requieren conocer las características del material que se desea estudiar, y en este
caso se referirá a las características eléctricas de los tejidos humanos.
2.6 Propiedades biológicas de los tejidos
Las propiedades de los materiales se obtienen por la medición de la permitividad

relativa 𝜀̂ que se expresa:
𝜀̂ = 𝜀´ − 𝑗𝜀´´ (2.5)
Donde 𝜀 ´ es la permitividad relativa del material y 𝜀 ´´es la permitividad relativa

considerando el factor de pérdida asociado.
𝜀´´ = 𝜎 / 𝜀0 𝜔 ( 2.6)
La variable 𝜎 es la conductividad del material que depende de la naturaleza de la

muestra, 𝜀0 es la permitividad del espacio libre y 𝜔 es la frecuencia angular de la
señal generadora del campo.
Las propiedades de un tejido resultan con la interacción de la radiación

electromagnética y el nivel molecular- celular.
- 18 -
Las principales características dieléctricas en los tejidos biológicos son [12]:
• La permitividad relativa del tejido puede tener valores arriba de 10 6 o de 107

en frecuencias debajo de los 100Hz.
• Se decrementa en altas frecuencias por: α, β y 𝛾 (dispersiones)
• Con 𝛾 en la región de los GHz (Gigahertz), es necesaria para la
polarización de las moléculas del agua.
• Para β a partir de la región de los 100 KHz, es necesaria principalmente
para la polarización de las membranas celulares que actúan como un muro
para los iones entre el centro y exterior celular, también esta dispersión
proviene de la polarización de la proteína (macromolécula).
• La baja frecuencia α está asociado a los procesos de difusión iónica en la
membrana celular.
• Los tejidos tienen conductividad finita iónica que es proporcional a la
naturaleza, de su contenido y movilidad iónica.
Como se mencionó anteriormente, los seres humanos están expuestos a CEM de

altas frecuencias, las propiedades antes mencionadas sufren afectaciones debido
a las radiaciones a las cuales son expuestas, varían en relación con la frecuencia
a la que se radie, donde la frecuencia juega un papel muy importante al igual que
la potencia, el tiempo de exposición y la distancia de la fuente de radiación hacia
el tejido expuesto.
2.7 Intervalo de frecuencias
El espectro radioeléctrico se puede dividir en diferentes bandas de frecuencias,

cada una de ellas tiene su intervalo, un uso específico y una longitud de onda, tal y
como se observa a continuación:
- 19 -
Denominación Intervalo de 𝝀 usos
Frecuencia (longitud de
onda)
ELF (Extremly Low <3 KHz <100 km
Frequency)
VLF (Very Low 3-30 KHz 10-100 km Sonar
Frequency)
LF (Low 30-300 KHz 1-10 km Ayuda a la
Frequency) navegación
MF (Medium 0.3 – 3 MHz 102 -103 m Radio marítima,
Frequency) AM comercial,
entre otros.
HF (High 3-30 MHz 10-102 m Comunicaciones
Frequency) barco, avión.
VHF (Very High 30-300 MHz 1-10 m Tv, FM comercial,
Frequency) policías, taxis.
UHF (Ultra High 0.3-3 GHz 0.1-1 m Tv, Radar,
Frequency) comunicación por
satélite.
SHF (Super High 3-30 GHz 1-10 cm Enlaces de
Frequency) microondas, radar.
EHF (Extremly 30-300 GHz 1-10 mm Sistemas de
High Frequency) aterrizaje.
Región 300-800 GHz 0.4-1 mm Experimental.
Submilimétrica
IR (Infrarrojo) 800 GHz-400 THz 0.8-400 µm Comunicaciones
ópticas.
V (Visible) 400-750 THz 0.4-0.8 µm Comunicaciones
ópticas.
UV (Ultra Violeta) 7.5𝑥1014 − 1016 12-400 nm Comunicaciones
Hz ópticas.
Rayos X 1016 -1020 Hz 0.6-12nm
Tabla 2.2 Muestra las denominaciones y aplicaciones de los distintos márgenes de frecuencias.
Cuando se conoce la frecuencia de trabajo de algún dispositivo a su vez se

conoce su longitud de onda, por lo cual se pude tener medidas de protección para
evitar la exposición a dicha energía electromagnética radiación, pero hay casos
donde se presentan radiaciones de energía no intencionales, existen dos tipos de
radiaciones de CEM, previamente mencionado, donde se presentan las emisiones
espurias:
Estas emisiones son causadas por factores internos y externos, dentro de la

banda útil las principales causas de estas emisiones son:
- 20 -
➢ Elementos no lineales
➢ Sobre modulación
➢ Oscilaciones parásitas
Se profundiza en los elementos no lineales ya que son empleados en este trabajo

para el análisis de la radiación emitida por luminarias, estos se caracterizan por no
mantener la relación de proporcionalidad entre su respuesta en corriente y el
voltaje, ni cumplen el principio de superposición, algunos de estos elementos
pueden ser diodos, lámparas incandescentes o semiconductores como
transistores.
2.8 ¿Cómo estudiar el comportamiento de los sistemas lineales y no

lineales?
El método de evaluación de la radiación empleado en este trabajo contiene

componentes electrónicos que tienen tanto comportamientos lineales como no
lineales y para poder entender estos comportamientos se tiene que aclarar qué
son y cómo se pueden presentar.
Sistemas lineales: Analizan estructuras con parámetros concentrados, es decir,

de acuerdo a las leyes físicas que gobiernan el sistema, son modelos
determinísticos (se repiten), sus magnitudes físicas las podemos ubicar en un
punto en el espacio. Recordando que cumplen con la propiedad de Superposición
y Proporcionalidad [13].
Pero ¿En qué consiste el principio de Proporcionalidad y Superposición?
*Propiedad de Superposición:
Para un elemento dado, al cual le aplicamos una entrada 𝑥1 , obtenemos una

salida 𝑆1 , y cuando se le aplica una entrada 𝑥2 se obtiene una salida 𝑆2 . El
elemento cumple con esta propiedad ya que al aplicarle una entrada 𝑥 = 𝑥1 + 𝑥2
se obtiene una salida 𝑆 = 𝑆1 + 𝑆2 , dicho de otra manera, la superposición es la
capacidad de pacificar fuentes que afectan al sistema que se estudia, para realizar
- 21 -
un análisis de cada una de las fuentes con sus respectivos efectos y por
consiguiente hacer una suma de todas las afectaciones que producen las fuentes.
*Propiedad de Proporcionalidad:
Establece que, si la entrada del sistema es multiplicada por un factor de

proporcionalidad, la salida también se multiplica por el mismo factor en una
relación proporcional 𝑘𝑥 = 𝑘𝑦, esto quiere decir que, si las entradas de un sistema
sufren alguna modificación, estas mismas las presentaran las salidas
correspondientes.
Estas dos propiedades son las que dan la pauta para decir que un sistema es
lineal o no lo es.
Sistemas No lineales: Generalmente son procesos aleatorios que cambian con

respecto al tiempo y dependen de las condiciones que presente el sistema por
consecuencia no cumplen las propiedades de linealidad antes mencionadas y
difieren de éstas en dos aspectos.
En los sistemas lineales usualmente se puede obtener la expresión matemática

que describe el comportamiento exacto del sistema, sin embargo, esto no es
siempre posible en los sistemas no lineales [14].
Para los sistemas no lineales se requiere de modelos matemáticos con una mayor
complejidad, los cuales dan una aproximación al comportamiento del sistema.
El segundo aspecto que los diferencia es el análisis que se realiza en los sistemas
no lineales generalmente involucra matemáticas que son más complejas como se
ha mencionado. Un ejemplo son los modelos probabilísticos y estadísticos, así
como los métodos de análisis estocásticos o bien los procesos de Markov.
Existe una relación entre los sistemas lineales y no lineales, esta relación se
puede dar cuando se trabaja en frecuencias intermedias, ya que en estas
frecuencias se puede mantener el comportamiento de los componentes
concentrados y de esta manera se hacen aproximaciones muy precisas para
- 22 -
poder analizar los sistemas no lineales como si fueran lineales, a este proceso se
le llama linealización [14].
En resumen:
ⱷ Dentro de las bajas frecuencias se tienen los sistemas lineales,

además de que predomina los modelos matemáticos que describen
el comportamiento exacto del sistema.
ⱷ Dentro del rango de frecuencias intermedias se encuentra el proceso
de linealización.
ⱷ Dentro del intervalo de Altas Frecuencias se tienen los sistemas no
lineales, los cuales requieren de métodos que aproximen su
comportamiento. Algunos de estos métodos son
1. Probabilístico
2. Estocástico
3. Markoviano
2.9 La relación frecuencia longitud de onda
Existe un criterio muy importante, el cual permite determinar si consideramos el

análisis con parámetros concentrados o distribuidos, este criterio es la frecuencia
de operación del sistema, en el análisis mediante este tipo de parámetros, hay que
tomar en cuenta el tamaño del circuito sea mucho menor que la longitud de onda
de la señal eléctrica que es conducida por el circuito, en cuyo caso se realiza el
análisis del circuito con parámetros concentrados y si por el contario el tamaño
del circuito es igual o mayor (o bien se aproxima a un décimo de λ) a la longitud de
onda el análisis correspondiente se debe hacer con parámetros distribuidos
considerando un sistema, como el que se presenta en la figura 2.1 que está
compuesto por de un generador de funciones y una impedancia resistiva [17]:
- 23 -
R1
ENTRADA
SALIDA
1k
V1
1Vac
0Vdc
Figura 2.1 Circuito de prueba utilizado para el circuito de protección.
Se puede plantear que es de un tamaño mucho menor al de la longitud de onda

eléctrica. Por otro lado, tenemos la forma de onda de salida del generador de
funciones:
Figura 2.2 Forma de onda de salida del generador de funciones.
Como se puede observar en esta onda se define el periodo (𝜏) como un intervalo
de tiempo en el que se produce un ciclo, la frecuencia (𝑓), como el inverso del
periodo, y la longitud de onda (𝜆), como la distancia entre dos puntos que tienen la
misma fase, estos conceptos son únicamente aplicables para señales periódicas.
Entre la frecuencia y la longitud de onda existe una relación, la cual está definida
por la siguiente ecuación:
𝑣 = 𝑓∗𝜆 ( 2.7)
Donde “ 𝑣 ” es la velocidad con la que la onda se propaga, la característica

particular de estos sistemas es que la velocidad de propagación en el aire, es igual
- 24 -
o muy próxima a la velocidad de la luz, definida por la letra c, por lo tanto, tenemos
que:
𝑐 =𝑓∗𝜆 ( 2.8)
A partir de las formulas anteriores se obtiene lo siguiente:
𝑐 3𝑥108 𝑚/𝑠
𝜆=𝑓= = 5𝑥106 𝑚 = 5000𝑘𝑚 ( 2.9)
60 𝐻𝑧
Cuando se tiene una frecuencia igual a 60 Hz la longitud de onda es de 5000 km,

lo que implica que se tenga en consideración que la longitud física de
materialmente cualquier circuito sea despreciable comparándolo con dicha
longitud de onda, en dicho caso la señal eléctrica conducida no presenta cambios
de fase.
𝑐 3𝑥108 𝑚/𝑠
𝜆=𝑓= = 0.01𝑚 = 1𝑐𝑚 ( 2.10)
30 𝐺𝐻𝑧
Por el contrario, si la frecuencia fuese muy alta, es decir del orden de los
GigaHertz la longitud de onda disminuiría, esto implicaría que el análisis del
comportamiento de los componentes del circuito se realice con parámetros
distribuidos, por lo que se provoca que la señal presente cambios de fase y que el
modelo de análisis sea distinto.
Mientras que, cuando las dimensiones físicas del sistema donde se estudian los
fenómenos es mucho menor que la longitud de onda, se requiere de un método
diferente de análisis, es por ello que es requerida la Teoría de Redes Eléctricas.
2.10 Teoría de redes eléctricas
Mediante esta teoría se analizan los circuitos eléctricos, ya que los fenómenos que
ocurren en ellos son de bajas frecuencias y esto implica que el análisis que se
realiza del circuito es utilizando parámetros concentrados.
Si se comparan los dos resultados obtenidos en la ecuación 2.9 y 2.10, se puede

observar que, con el aumento de la frecuencia, la longitud de onda decrece, lo que
- 25 -
provoca que exista un fenómeno conocido como emisión de energía (radiación).
La energía comenzará a emitirse como Campo Eléctrico (E) y Campo Magnético
(H).
Con esto las mediciones de los parámetros de Voltaje y Corriente cambiaran ya

que se presentan pérdidas en la energía conducida por ello el método de medición
tendrá que cambiar para cuantificar las pérdidas. Es importante tomar en cuenta
las dimensiones físicas del dispositivo y la frecuencia con la que trabaja para no
crear emisores no intencionales [17].
2.10.1 Redes eléctricas inteligentes
Suponiendo que la red eléctrica que suministra la energía a casa habitación

tuviera una frecuencia de 30MHz y no de 60 Hz, ¿Qué efectos tendría tomando en
cuenta lo previamente mencionado de los emisores no intencionales?
Las empresas de electricidad están enfocándose en retos como el mejoramiento

de su infraestructura, teniendo en cuanta la energía suministran y la que usan de
la red, para poder brindar un mejor servicio y así poder satisfacer las necesidades
que les demande la sociedad, pero sin olvidar la protección al medio ambiente.
Por este motivo surge el concepto de redes eléctricas inteligentes. Es una red con
la posibilidad de combinar la tecnología convencional eléctrica con la tecnología
de la información y las comunicaciones, así como sistemas de control, monitoreo o
incluso sistemas de monitoreo con el fin de conseguir un suministro eficiente,
seguro y sustentable [18].
Estas redes proponen métodos para la generación, transmisión y distribución de la

electricidad, incluyendo la parte de las comunicaciones, las cuales trabajan en un
rango de los 30MHz, en cuyo caso la longitud de onda sería del orden de los
centímetros, como se pude observar en la tabla 2.2, lo cual, comparando con las
dimensiones físicas de los componentes de una red eléctrica habitacional dan la
condición para que estos elementos se vuelvan radiadores no intencionales,
recordando que para poder radiar energía eléctrica solo se necesita un décimo de
la longitud de onda [17].
- 26 -
3 MÉTODO DE EVALUACIÓN
En el presente capítulo se explicará el método con el cual se llevaron a cabo las

mediciones realizadas, así como algunas observaciones para la reproducción del
método. Dicho método se obtuvo de la norma internacional “IEC 62493 –
Assessment of lighting equipment realated to human exposure to electromagnectic
fields” [19], cuya versión mexicana es PT-NMX-J-599/3-ANCE-2011 [15].
Este método se refiere a la medición de la radiación emitida por equipos de

iluminación, la evaluación propuesta en el método se basa en la densidad de
corriente inducida en el intervalo de frecuencias desde 20KHz hasta 10MHz,
también se apoya en la razón de absorción especifica (SAR) en el intervalo de
100KHz hasta los 300MHz.
El método de medición es aplicable para ciertos equipos de iluminación como son:
• Todos los equipos de iluminación en general cuya función principal sea

generar y/o distribuir luz para propósitos de iluminación y que se alimenta
del suministro de energía eléctrica de baja tensión o para la operación con
baterías para uso en interiores y/o exteriores.
Este método no es aplicable a los equipos como:
• Equipo de iluminación para aeronaves o pistas aéreas.

• Equipo de iluminación para vehículos de carretera.
• Equipo de iluminación para agricultura.
• Equipo de iluminación para botes/buques.
• Fotocopiadoras, o proyectores.
Ya que para estos equipos se requiere tomar en cuenta otro tipo de variables para
su análisis. Los equipos de iluminación cuentan con diversos requerimientos para
poder realizar dicha evaluación:
- 27 -
 Tensión máximo nominal, con una tolerancia de ±2%. Los equipos pueden
alimentarse con C.D o de lo contario con C.A a 60Hz
 El intervalo de medición de la frecuencia se considera de 20KHz a 10MHz
 La temperatura ambiente de 15℃ a 25℃
 Antes de realizar la medición deben de operarse las lámparas hasta que se
logré una estabilidad:
o 15 minutos para lámparas fluorescentes.
o 30 minutos para otras lámparas de descarga.
Para realizar mediciones de interferencia electromagnética se debe utilizar un

analizador de espectros o bien un Medidor de Interferencias Electromagnéticas
(EMI) tomando en cuenta las especificaciones que se observan en la siguiente
tabla:
Intervalo de Intervalo de
𝒇𝒑𝒂𝒔𝒐 Detector
Frecuencias medición
20KHz-
100ms 200Hz Pico
150KHz
150KHz-
20ms 10KHz Pico
10MHz
Tabla 3.1 Especificaciones del analizador de espectros [15]
Como cualquier método de medición, este tiene sus limitantes, es decir, solo es
aplicable en ciertas condiciones, tal como se muestra en la en la tabla 3.1, siendo
una recomendación de la norma PT-NMX-J-599/3-ANCE-2011.
- 28 -
Densidad de SAR SAR
SAR
Intervalo de corriente promedio específico
específico
frecuencias (cabeza- (Cuerpo (cabeza-
(extremidades)
en Hertz tronco) completo) tronco)
Watts/kg
mA/𝒎𝟐 (rms) Watts/kg Watts/kg
Hasta 1Hz 8 - - -
1-4 Hz 8/f - - -
4-1,000 Hz 2 - - -
1kHz-100kHz f/500 - - -
100kHz-10
f/500 0.008 2 4
MHz
10MHz-10
- 0.008 2 4
GHz
NOTA: f es la frecuencia en la que se trabaja en Hertz
Tabla 3.2 Restricciones básicas de exposición del cuerpo humano, clase A (público en general), a campos
eléctricos y magnéticos variables en el tiempo para frecuencias de hasta 10 GHz [15]
No se trabaja en el intervalo de dichos límites, pero son mencionado porque

forman parte de las restricciones de exposición al cuerpo humano, estos límites de
exposición son generales más no exhaustivos, por normalización hay dos tipos de
clasificación: clase A para equipos utilizados por público en general y clase B para
equipos médicos, industriales y científicos.
3.1 Requisitos para el método de medición.
Para este método de medición se requiere de un radio receptor (EMI) o un

analizador de espectros, así como una esfera metálica de 21 cm de diámetro (D)
sin imperfecciones en la superficie, la cual formará parte de la antena receptora de
la radiación proveniente de las lámparas.
Además de la esfera, se requiere un cable ordinario con una longitud de 30

centímetros, esta longitud se obtiene debido a la máxima frecuencia con la que se
trabaja la cual es de 10MHz y con una velocidad de propagación igual a la
velocidad de la luz (3x108 𝑚⁄𝑠 ) ya que se trabaja con radiación lumínica. Este
cable se empleará para conectar la esfera metálica con un circuito de protección,
el cual más adelante se explicará a detalle.
Otra de las partes requeridas es una base que sostenga la esfera metálica, esta
base tiene que ser de un material aislante y con una altura de por lo menos 80 cm,
- 29 -
estos ochenta centímetros se consideran desde el suelo hasta la esfera, podemos
observar la figura 3.1, obtenida de la norma PT-NMX-J-599/3-ANCE-2011.
21cm
30cm
80cm
Figura 3.1 Cabeza de pruebas “Van der Hoodfen” para mediciones de corriente inducidas por radiación [15].
NOTA: El cable utilizado para conectar la esfera al circuito de protección es un

cable común, esto se debe a que es una extensión de la antena y no necesita una
referencia a tierra sin embargo a la salida del circuito de protección se requiere
una línea de transmisión. Para este modelo se utilizó un cable coaxial con
impedancia característica de 50 Ω, con el fin de evitar pérdidas en el sistema.
3.2 Circuito de protección.
Como se menciona anteriormente, este método cuenta con un circuito de

protección el cual tiene la función de proteger el radio receptor (EMI) y está
constituido por:
• 2 capacitores de 470 pFs

- 30 -
• 1 capacitor de 56 pF
• 1 resistencia de 150Ω
• 1 resistencia de 470Ω
• 1 conectores SMA hembra
• 6 diodos schottky
El diagrama de conexión del circuito de protección empleado para este trabajo se

muestra en la figura 3.2, éste es sugerido por la norma PT-NMX-J-599/3-ANCE-
2011.
Figura 3.2 Diagrama de conexión del circuito de protección [15].
Dónde:
𝐶1 Es un capacitor de 470 pF
- 31 -
𝑅1 Es una resistencia de 470Ω
𝑅2 Es una resistencia de 150Ω
D Es un diodo Schottky
El circuito está constituido por cuatro fases de funcionamiento, tal y como se

observa en la figura 3.3
Figura 3.3 Las fases de funcionamiento del circuito de protección.
La fase uno, consta de un capacitor en serie con una resistencia, estos elementos
se encargan de formar un filtro pasa altas, la cual se puede visualizar por la
colocación de los componentes, el hecho que se coloque primero el capacitor nos
indica que solo dejará pasar las frecuencias altas como se observa en la figura 3.4
- 32 -
Figura 3.4 Diagrama de conexión del circuito de protección en la fase 1 con el software de simulación multisim
La frecuencia de corte se obtiene de la función de transferencia de esta primera

fase, la cual se muestra a continuación.
1
𝑓 = 2∗𝜋∗𝑅∗𝐶 ( 3.1)
Donde;
R es la resistencia en Ohms
C es el capacitor en Farads
Substituyendo valores se tiene que la frecuencia de corte es de;
1
𝑓 = 2∗𝜋∗470∗470𝑥10−12 = 720.484 𝐾𝐻𝑧 ( 3.2)
Lo cual indica que a partir de esta frecuencia se podrá recibir señal como se
puede observar en la figura 3.5.
- 33 -
Figura 3.5 Respuesta en el tiempo de la salida de la primera fase en contraste con la señal de entrada del
circuito de protección con una frecuencia menor a 720.484 KHz.
La segunda fase consta de 4 diodos Schottky los cuales son dispositivos que
tienen una caída de voltaje directa muy pequeña del orden de 300 mV o menos.
Operan a muy altas velocidades y se utilizan en fuentes de potencia, circuitos de
alta frecuencia y sistemas digitales, reciben también el nombre de diodos de
recuperación rápida (Fast recovery) o de portadores calientes.
La función de los 4 diodos Schottky en el circuito de protección es limitar la

amplitud de la señal entrante al circuito, la cual es reducida a la suma de los
voltajes de umbral de los diodos para ambos ciclos de la señal (positivo y
negativo), como se ilustra en la figura 3.6:
- 34 -
Figura 3.6 Diagrama de conexión del circuito de protección en la fase dos.
En la figura 3.7, la señal de entrada del circuito es de color rojo y la señal de salida
de la fase 2 es color verde
Figura 3.7 Respuesta en el tiempo de la fase dos del circuito, en contraste con la señal de entrada del circuito
(rojo) y la señal de salida de la fase 2 (color verde)
Así también se observa un desfasamiento (debido a los componentes), entre las

señales que es de 61.2 grados, los cuales son calculados de la diferencia entre
señales y la duración del ciclo de la onda; así como la amplitud de la onda de
salida de la fase dos es disminuida en una relación 1:1000, lo cual implica que por
cada volt se tendrá 1 mV a la salida.
- 35 -
La fase tres del circuito está conformada por un capacitor en paralelo a los 4
diodos y una resistencia en serie con dicho capacitor, realizan la función de
disminuir el ruido en la señal, esto se lleva a cabo por la carga y descarga del
capacitor con la limitante de la resistencia dando una constante RC la cual
determina el tiempo en que se carga y descarga el capacitor.
Figura 3.8 Respuesta en el tiempo de la señal de salida de la fase 3 del circuito de protección en contraste
con la señal de entrada del circuito.
En la figura 3.8 se observa que el desfasamiento de las señales se mantiene, cabe

mencionar que se utilizó el simulador multisim creado por la empresa National
Instruments, el cual permite simular un entorno SPICE, donde SPICE es un
acrónimo inglés de Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis
(Programa de simulación con énfasis en circuitos integrados), el cual permite
simular condiciones ideales y por ello los defectos de los componentes
electrónicos no se puede apreciar la disminución del ruido.
NOTA: El capacitor C3 solo se utilizará si la función de transferencia lo requiere

para que las mediciones no se desvíen en más de un ± dB
La cuarta y última fase está compuesta por dos diodos Schottky, los cuales
vuelven a limitar la señal en una relación 1:2.
- 36 -
Siendo así que cada fase tiene una funcion especifica. Para poder tener un
panorama general del funcionamiento conjunto de las fases,se simuló el circuito
de protección en el dominio de la frecuencia ya que se requiere analizar el
comportamiento en distintos intervalos, donde ésta trabaja con un amplio ancho de
banda, en la figura 3.9 se muestra el circuito completo.
Figura 3.9 Circuito de protección simulado con orcad.
Figura 3.10 Función de transferencia del circuito de protección en el dominio de la frecuencia.
Como se puede observar en la figura 3.10, la función de transferencia del circuito

de protección en el dominio de la frecuencia se comporta como un filtro pasa
bajas, esto quiere decir que entre más alta es la frecuencia, más pequeña se
vuelve la amplitud de la señal y ésta deja de ser legible a los 10 MHz.
A continuación, se presenta el comportamiento del circuito por cada fase de

manera física.
- 37 -
NOTA: Las mediciones que se realizan son con un generador de señales RIGOL
DG2041A y un osciloscopio TEKTORNIX utilizando puntas atenuadas para
realizar las mediciones con más precisión (ver anexos).
• Fase 1
Filtro pasa altas con una frecuencia de corte de 720.48 KHz tomado de la
ecuación 3.2.
Figura 3.11 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de primera fase con una
frecuencia de 600 KHz.
Figura 3.12 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida con una frecuencia de trabajo de
2.1 MHz
Entre la figura 3.11 y 3.12 existe una diferencia en la frecuencia de trabajo, así
como una clara visualización del cambio en la forma de la señal, debido a que en
la figura 3.11 se trabaja con valores por debajo de la frecuencia de corte, mientras
- 38 -
que en la figura 3.12 se trabaja con valores por arriba de la frecuencia de corte,
con lo que podemos concluir que la fase uno funciona como un filtro pasa altas.
• Fase 2
Limitador de amplitud de la señal en el ciclo positivo y en el ciclo negativo
Figura 3.13 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de la segunda fase con una
frecuencia de trabajo de 4 MHz.
Como se puede observar en la figura anterior, hay una clara disminución de

amplitud en la señal de salida de la fase, con respecto a la señal de entrada, esto
es debido al uso de los diodos Schottky que limitan tanto en el ciclo negativo,
como en el positivo.
NOTA: La disminución de la amplitud es en una relación 1:40 y no 1:1000, esto es

debido al tipo de semiconductores (diodos Schottky) y materiales de los
componentes electrónicos que se utilizaron para el circuito de protección.
• Fase 3
Disminución de la distorsión presente en la señal debido al ruido, esta fase
no fue probada, ya que no se utilizó como tal el modelo completo (la
antena), debido a que el propósito de estas pruebas es comprobar el
funcionamiento del circuito de protección, más no el del modelo de
medición.
• Fase 4
Reducción de amplitud mediante el uso de diodos Schottky.
- 39 -
Figura 3.14 Señal de entrada de circuito comparada con la señal a la salida de la cuarta fase con una
frecuencia de trabajo de 4 MHz.
La señal de salida nuevamente disminuye, pero esta vez con una relación 1:2,
esto es debido la función que realizan los diodos Schottky como se comprobó en
la simulación de la figura 3.8
Nota: Las señales se encuentran deformadas debido al ruido presente en el

circuito, ya que la señal de entrada no está referenciada a tierra, con la finalidad
de obtener una respuesta más aproximada a la esperada en la medición
experimental.
- 40 -
4 DESARROLLO EXPERIMENTAL
Una vez descrito el método de medición, el cual se empleó en este trabajo, se

procede a describir el desarrollo experimental y se analizarán los resultados
obtenidos por el mismo. Por lo tanto, este capítulo se emplea para el análisis y
descripción de los resultados.
4.1 Condiciones de experimentación.
Para poder realizar el experimento, se emplean condiciones semejantes a las

presentes en una oficina o un cubículo, estas condiciones son:
• Lámparas con balastro: 2 lámparas tipo “u” con una potencia de 32 watts,
con dimensiones de 56.6 x 17.5 cm y con un tiempo de vida de 8000 horas.
• Un espacio de pruebas de 355 cm de ancho, 450 cm de largo, 240 cm de
altura y con una sola ventana.
• Un espacio de separación entre lámparas de 130 cm.
NOTA: El instrumento de medición (EMI) dio una limitante, al no poder moverlo de

lugar, y así poder tener otras condiciones de experimentación.
4.2 Condiciones de operación.
Antes de llevar a cabo las mediciones, es necesario mantener encendidas las

lámparas hasta que se logre una estabilidad en ellas, es decir, que deje de
presentar parpadeos, se sugiere un tiempo de espera de:
1. 15 min para lámparas fluorescentes

2. 30 min para los demás tipos de lámpara
NOTA: Es recomendable realizar las mediciones en lámparas que tengan 100

horas de uso, aproximadamente una semana.
Las mediciones fueron tomadas en el intervalo de frecuencias de 20 KHz a 10

MHz, el cual se divide en dos: 20KHz a 150KHz y de 150KHz a 10 MHz, con la
- 41 -
finalidad de obtener un mejor análisis de los resultados, así como poder observar
claramente las mediciones con su respectiva frecuencia.
Para el intervalo de 20KHz a 150KHz, se tomó una medición cada 10 KHz, para
150KHz a 10MHz una cada 50KHz ya que el instrumento de medición recomienda
estos parámetros y cada una de ellas fue tomada con un tiempo de exposición de
50 milisegundos.
4.3 Distancias de medición.
El experimento se llevó a cabo en tres distintas distancias: 160 cm ,100 cm y 80

cm, estas distancias se consideran de la cabeza de prueba hacia la posición de
las lámparas, como se pude observar la figura 4.1
Figura 4.1 “Punto de referencia para establecer la distancia entre la cabeza de prueba y las lámparas”.
- 42 -
La colocación de la cabeza de prueba fue a 65 cm de separación entre cada
lámpara, esta distancia se tomó debido a que en ese punto se concentran los dos
espectros de radiación, dando una mayor área de inserción de luz de las lámparas
en la cabeza de prueba, tal y como se puede observar en la figura 4.2.
Figura 4.2 “Posición de la cabeza de prueba (antena esférica)”
Donde 𝑆3 es la lámpara que se encuentra a la izquierda de la cabeza de prueba y

𝑆2 es la lámpara que se encuentra a la derecha de la cabeza de pruebas, el círculo
blanco es la cabeza de prueba.
NOTA: Durante las pruebas se recomienda no acercarse al equipo de iluminación

a menos de 80 cm, para no interferir con las mediciones.
4.4 Resultados obtenidos.
Las mediciones obtenidas por EMI se presentan en dB´s, debido a los valores
pequeños captados, además que se requirió de una escala logarítmica para poder
tener una escala óptima.
La primera medición se realizó con una separación entre cabeza de prueba y las
lámparas de 160cm. El comportamiento de las mediciones se puede apreciar en la
figura 4.3.
- 43 -
Figura 4.3 .”Comportamiento de la medición a 160 cm del equipo de iluminación obtenida mediante el software
ESPC-K1”.
Como se puede apreciar en la figura 4.3, el software además de brindar de

manera gráfica el comportamiento de las mediciones, muestran los picos de
energía y el valor promedio en dicho punto. También se puede apreciar que no en
todos los picos hay un promedio necesariamente, esto se debe a que el equipo de
medición no fue capaz de detectar el pico o el promedio de la energía.
Analizando el comportamiento de las mediciones, se identifica que a frecuencias

arriba de 2 MHz los valores leídos son del orden de los nanovolts por lo que se
puede decir que entre más alta la frecuencia, la amplitud de las mediciones va
disminuyendo.
Se transforman los de dB´s, obtenidos de los picos y los promedios a volts

mediante el siguiente modelo matemático.
𝑉
𝑑𝐵µV = 20 log 1𝑋10−6 ( 4.1)
- 44 -
Despejando V se tiene:
𝑑𝐵µV
𝑉 = 10 20 (1𝑥10−6 ) ( 4.2)
Donde V es la energía en volts y los 𝑑𝐵µV son los dB´s referidos a un micro volt.
Los valores obtenidos se muestran en la tabla 4.1.
Medición a 160 cm de separación

Medición
Medición Medición Medición
Frecuencia promedio
pico en pico en µV promedio
en MHz en µV
𝑑𝐵µV en 𝑑𝐵µV
0.03 22.96 14.06 µV 16.39 6.59 µV
0.05 - - 14.35 5.21 µV
0.08 16.10 6.38 µV - -
0.1 - - 10.30 3.27 µV
0.25 - - 1.91 1.24 µV
0.35 6.56 2.12 µV 0.17 1.01 µV
0.45 3.52 1.49 µV -1.25 865.96 pV
0.65 2.54 1.33 µV - -
1.0 2.54 1.29 µV 0.37 1.04 µV
1.5 -6.30 484.17 pV - -
2 4.36 1.65 µV 3.06 1.42 µV
Tabla 4.1 .”Valores obtenidos de la medición a 160 cm de separación del equipo iluminación”.
Como se puede observar en la tabla 4.1 los valores de las mediciones son muy
pequeños, tomando en cuenta que el tiempo de exposición fue de 50
milisegundos.
Para la segunda medición a 100 cm de separación de las lámparas, se tomó como

referencia la primera medición, esto debido a que es necesario observar si hay
alguna variación con respecto a la medición anterior.
- 45 -
Las mediciones obtenidas en la separación de 100 cm se observan en la figura 4.4
ESPC-K1”.
En la figura 4.4 se observa el comportamiento de la primera medición con color

verde claro (promedio) y azul claro (pico) mientras que el comportamiento de la
segunda medición se observa con un verde y azul más obscuro, el software
muestra los valores pico y promedio de ambas mediciones.
NOTA: En todos los comportamientos de las mediciones la gráfica superior de

color azul son los valores pico y la gráfica inferior de color verde son los valores
promedio.
Para analizar de una manera clara los valores obtenidos se repetirá el

procedimiento de la primera medición para así comparar valores numéricos en las
unidades correspondientes, los valores obtenidos de la segunda medición se
aprecian en la tabla 4.2.
- 46 -
Frecuencia Medición Medición Medición Medición
en MHz pico en pico en µV promedio promedio
𝑑𝐵µV en 𝑑𝐵µV en µV
0.02 22.78 13.77µV 16.46 6.65µV
0.05 - - 14.85 5.52µV
0.07 17.46 7.46µV 12.40 4.16µV
0.1 16.26 6.5µV 11.08 3.58µV
0.12 15.86 6.2µV - -
0.13 - 9.45 2.96µV

-
0.2 9.76 3.07µV 2.92 1.39µV
0.5 2.42 1.32µV - -
0.6 2.76 1.37µV - -
1.0 - 0.71 1.08µV

-
2.0 4.72 1.72µV 3.84 1.55µV
Tabla 4.2 .”Valores obtenidos de la medición a 100 cm de separación del equipo iluminación”.
Como se puede observar en la tabla 4.2 los valores obtenidos en el EMI siguen
siendo del orden de los micro-volts, aunque se incrementaron a los valores con
respecto a la primera medición.
NOTA: Se recomienda tener cuidado en el momento de cambiar la altura de la

cabeza de prueba, tomar en cuenta la longitud del cable coaxial, el cual conecta el
circuito de protección con el EMI para evitar dobleces o falsos contactos en las
conexiones del circuito y el EMI.
Para la tercera medición a 80 cm de separación de las lámparas se volvió a tomar

como referencia la primera medición, esto debido a que es necesario observar si
hay alguna variación a la posición inicial.
Las mediciones obtenidas en la separación de 80 cm se observan en la figura 4.5.
- 47 -
ESPC-K1”.
En la figura 4.5 se sigue manteniendo el mismo comportamiento que en las

mediciones anteriores, solo con variaciones en la potencia del orden de micras,
así también es necesario convertir los dB’s a volts, el resultado de la conversión se
observa en la tabla 4.3.
NOTA: Se sugiere revisar que la cabeza de prueba esté a la altura deseada y con
estabilidad durante las mediciones, ya que puede afectar la recepción de energía.
- 48 -
Medición
Medición Medición Medición
Frecuencia promedio
pico en pico en µV promedio
en MHz en µV
𝑑𝐵µV en 𝑑𝐵µV
0.02 - - 17.04 7.11µV
0.03 23.18 14.42µV - -
0.04 - - 15.54 5.98µV

0.08 16.56 6.72µV - -
0.1 15.76 6.13µV 10.7 3.42µV
0.14 13.22 4.58µV - -
0.3 4.96 1.77µV - -
0.4 6.48 2.108µV -0.26 970pV
0.5 3.74 1.53µV -0.26 970.5pV
0.9 - - -1.5 841pV
1.0 - - 1.49 1.18µV
2.0 4.78 1.73µV 3.72 1.53µV
Tabla 4.3 Valores obtenidos de la medición a 80 cm de separación del equipo iluminación”.
Al analizar las mediciones anteriores y los resultados obtenidos en ellas, cabe

mencionar que el área de prueba se mantiene con una amplitud casi invariable, la
cual es del orden de los micro volts, lo que implica un valor despreciable de
energía radiada a la cabeza de prueba, ya que no existe una gran diferencia con
respecto a la energía que se está recibiendo entre las distintas distancias.
- 49 -
4.5 Conclusiones
Con el presente trabajo y gracias al uso de la norma nacional e internacional

utilizada para el conocimiento sobre la exposición a la radiación electromagnética
y los efectos de ella en el cuerpo humano se concluye que para que la radiación
afecte necesitamos tomar en cuenta los siguientes cuatro factores:
I. Frecuencia a la que se radia

II. Tiempo de exposición
III. Potencia de emisión
IV. Distancia de la fuente emisora
Estos factores dan una pauta para analizar la radiación recibida en el cuerpo
humano debido a luminarios, dadas las condiciones de experimentación que se
simularon, el tipo de lámpara y las distancias de referencia. Se puede concluir que
no son la causa suficiente de efectos negativos en el cuerpo humano para las
condiciones de experimentación aplicadas en este trabajo, el cual fue tomado en
cuenta considerando las normas internacionales, ya que la radiación no solo
proviene de los luminarios, sino de diferentes partes del entorno donde se pueden
presentar reflexiones de las ondas en las superficies de los materiales y en
consecuencia, no hay una sola fuente de radiación electromagnética. En la vida
cotidiana los seres vivos están inmersos en un mundo con radiación constante.
En el presente trabajo y de acuerdo al estudio de la técnica base, aun cuando se

alargue el tiempo de exposición la potencia no cambia, la distancia de la fuente
emisora es un parámetro importante, ya que entre más cerca está la fuente de
radiación al cuerpo de prueba, se incrementa la intensidad del campo con la que
se está recibiendo la radiación.
En el desarrollo experimental, la intensidad de campo recibida fue pequeña por lo

que la distancia fue un factor importante para observar cambios en ésta, y aunque
se redujo la separación de la fuente de radiación con respecto a la cabeza de
prueba, no se presentó un incremento exponencial, pero si ligeros incrementos del
orden de micras.
- 50 -
La frecuencia con la que se trabajó se encuentra en el umbral de la frecuencia no
ionizante, lo que implicó una incertidumbre de si era capaz de dañar el tejido
humano, por lo que se demostró que no presenta efectos relevantes para decir
que a estas frecuencias se provoquen efectos adversos que puedan dañar al
tejido humano.
4.6 Recomendaciones de trabajos a Futuro
Durante el desarrollo del experimento, se corroboró que la tecnología con

iluminación Led va en apogeo, esto debido a que el uso de balastros se está
volviendo obsoleto debido a que hay un consumo mayor de energía, además de
que los componentes electrónicos empleados son de mayor tamaño.
Por el contrario, el uso de tecnología Led implica menor consumo de energía y por
lo mismo menor potencia, los componentes electrónicos empleados son de menor
tamaño, lo cual hace que se trabaje a mayores frecuencias con menor potencia,
mayor intensidad y un apreciable ahorro de energía.
Es por eso que se recomienda hacer el mismo análisis, con sus respectivas
consideraciones, para equipo luminario basado en la tecnología de LED´s, así
como poder proponer un estudio de los efectos a la salud de las posibles fuentes
de radiación con la utilización de esta nueva tecnología.
Otra recomendación de trabajo es modificar las condiciones de experimentación

aquí presentada para poder mostrar si los efectos mostrados en este trabajo
cambian con un mayor número de lámparas o con materiales de construcción
distintos en las paredes o techo de la zona de prueba (plafón, tabla roca,
superficies reflejantes, etc.).
- 51 -
GLOSARIO
EMC = Compatibilidad Radiaciones No Ionizantes (the

Electromagnética (Electro Magnetic International Commissionon Non-
Compability) Ionizing Radiation Protection)
CEM = Campo Electromagnético ELF=Frecuencia Extremadamente
(Electromagnetic Field) Baja (Extremly Low Frequency)
IEC = Comisión Electrotécnica VLF = Frecuencia Muy Baja (Very
Internacional (International Low Frequency)
Electrotechnical Commission)
LF = Frecuencia Baja (Low
UIT = Unión Internacional de Frequency)
Telecomunicaciones (International MF = Frecuencia Media (Medium
Telecomunication Union) Frequency)
OMS = Organización Mundial de la HF = Frecuencia Alta (High
Salud Frequency)
FEB = Frecuencia Extremadamente VHF = Frecuencia Muy Alta (Very
Baja High Frequency)
RF = Campos de Radiofrecuencia UHF = Frecuencia Ultra Alta (Ultra
FI = Frecuencia Intermedia High Frequency)
SAR = Tasa de Absorción Especifica SHF = Frecuencia Super Alta (Super

(Specific Absorption Rate) High Frequency)
SA = Absorción Especifica (Specific EHF = Frecuencia Extremadamente

Absorption) Alta (Extremly High Frequency)
IARC = Agencia Internacional Para La IR = Infrarrojo

Investigación del Cáncer UV =Ultra Violeta
(International Agency for Research on
Cancer) EMI= Interferencia Electromagnética
(Electromagnetic Interference)
ICNIRP = Comisión Internacional
sobre Protección Frente a
- 52 -
REFERENCIAS
[1] http://www1.herrera.unt.edu.ar/faceyt/dllyv/files/2011/05/cap04.pdf
[2] Gustavo García Rivero, Compatibilidad Electromagnética de Balastros

Electrónicos, 2008, PP. 4-9
[3] El paradigma de la medición de la luz (segunda parte) _ Iluminet_files
[4] Recomendación UIT-T K.52 (Anteriormente Recomendación del CCITT)
[5] eleconomista.com.mx/tecnociencia/2011/10/08/mexicanos-ven-hoy-mas-tv-que-
hace-10-anos
[6] http://www.eluniversal.com.co/tecnologia,18 de Mayo del 2015
[7] https://www.inti.gob.ar/electronicaeinformatica/emc/ce.htm
[8] http://es.mimi.hu/medicina/susceptibilidad.html
[9] Organización Mundial de la Salud . (s.f.). www.who.int. Recuperado el Abril de

2015
[10] Azanza María, Ferrero Lluis, KogevinasManolis, Martínez Mercedes, Represa

de la Guerra Juan, CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS Y SALUD PÚBLICA.
[11] An Update on SAR Standars and the basic Requirements for SAR
Assessment. SEABURY David, ETS-Lindgren, Abril 2005.
[12] The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey, C Gabreil, S

Gabriel and E Corthout, Physics Despartment, King´s College, Abril 2006
[13] http: //www.uru.edu/fondoeditorial/libros/pdf/moron/SISTEMAS-CAP%201.pdf,

última fecha de actualización 2011.
[14] M. Vidyasagar. “Nonlinear Systems Analysis”, Ed. Prentice Hall, New Jersey
1993.
[15] PT-NMX-J-599/3-ANCE-2011
[16] J M Miranda, J L Sebastián, M Sierra y J Margineda. “Ingeniería de

Microondas”, Ed. Prentice Hall, Madrid 2002.
[17] R P Clayton, “Physical Dimensions vs Electrical Dimensions”, Mercer

University, Macon, GA(USA).
- 53 -
[18] SENER, Secretaria de energía, “Redes Eléctricas Inteligentes”, Mayo 2016
[19] International Electrotechnical Commission, “Assessment of lighting equipment

related to human exposure to electromagnetic fields”, edición 1.0 (2009-12)
- 54 -
ANEXO I. EMI
Características especiales de ESPC
• Amplio intervalo de frecuencia desde 150 KHz a 1000 MHz

• Opciones para la extensión de frecuencia de 9 KHz y 2500 MHz
• Detectores paralelos para lectura del promedio, pico y casi-pico
• Sintetizador de frecuencia con rápida resolución 10 Hz y 100 Hz
Potente procesador de sistema
• Macros para rutinas de prueba automáticas y semiautomáticas

• Calibración automática del nivel
• Medición de la tensión, intensidad de campo, intensidad y densidad
espectral del pulso con visualización de unidades relevantes
• Consideración automática de factores de transductor dependientes de la
frecuencia
Desde que el ESPC fue diseñado para su uso en industrias eléctricas y

electrónicas con el propósito de cubrir todas las etapas de desarrollo y
producción, éste ofrece una solución compacta y económica, en particular para
• medidas de diagnóstico de EMI que acompañan al desarrollo
• pruebas de pre y post calificación
• pruebas de producción
Con la ayuda de mediciones previas rápidas y posterior evaluación, el ESPC
comprueba el equipo bajo prueba especificado hasta un límite de frecuencia de 1
GHz solamente. El ESPC proporciona una extensión de rango de frecuencia
opcional de hasta 2,5 GHz que también se puede adaptar.
Las características del ESPC Rohde & Schwarz:
• Corregir la ponderación de interferencia a CISPR 16-1 hasta la frecuencia

de repetición de impulsos de 10 Hz
• Preselección integrada
• Para todos los estándares EMI comerciales como CISPR, EN, ETS, FCC y
ANSI C63.4, VCCI así como VDE
• Detección automática de sobrecarga
• Suministro de energía desde una batería interna o externa
• Fácil de usar gracias a funciones macro integradas
• Software de prueba EMI con Windows ™ suministrado como estándar
- 55 -
ANEXO II. DG2000 Función de la serie / Generador de forma de
onda arbitraria DG2041A/DG2021A
Este manual cubre los siguientes cuatro tipos de generadores de formas de onda
arbitrarias de la serie DG2000: DG2041A, DG2021A. La serie RIGOL DG2000 /
generador arbitrario de la forma de onda adopta la tecnología directa del
sintetizador digital (DDS), que puede proporcionar la señal de seno estable, de
alta precisión, pura y baja de la distorsión, también puede proporcionar una forma
de onda cuadrada de 40MHz con bordes de subida y bajada rápida. Su
combinación con excelentes características del sistema, facilidad de uso y
funciones versátiles hacen de este generador una solución perfecta para su
trabajo ahora y en el futuro.
DG2000 Series Función / Generador de formas de onda arbitrarias tienen un panel

frontal claro y simple. El diseño e instrucciones de panel fáciles de usar, terminales
versátiles, interfaz gráfica directa, instrucciones integradas y sistema de ayuda han
simplificado enormemente el proceso de operación. Por lo tanto, los usuarios no
tienen que pasar mucho tiempo aprendiendo el funcionamiento del generador
antes de que puedan utilizarlo con competencia.
Las funciones de modulación incorporadas AM, FM, PM, PWM y FSK generan una
forma de onda modulada a gusto, sin la ayuda de una fuente de modulación
separada. Las E / S USB, LAN y GPIB son la configuración estándar. Las
instrucciones remotas cumplen con los requisitos de la especificación SCPI. A
partir de las características y especificaciones dadas a continuación, usted
entenderá cómo DG2000 puede satisfacer sus requisitos de medición.
El módulo de salida digital 16 + 2 canales (opcional) junto con el canal analógico

puede reconstruir la señal mixta más comúnmente utilizada en la práctica diaria.
- 56 -
• La tecnología DDS proporciona señal de salida precisa, estable y de baja
distorsión.
• 10 formas de onda estándar: Seno, Cuadrado, Rampa, Pulso, Ruido, Sinc,
Aumento Exponencial, Caída Exponencial, Cardíaca y DC.
• Frecuencia de muestreo de 100MSa / s, permite editar forma de onda
arbitraria con 14 bits, 512K puntos.
• Características de frecuencia: Sinusoidal / cuadrado: 1μHz a 40 MHz
Rampa: 1μHz a 400KHz
• Pulso: 500μHz a 16MHz Ruido blanco: Ancho de banda de 20MHz (-3dB)
Forma de onda arbitraria: 1μHz a 12MHz z Rango de amplitud: 2mVpp a
10Vpp (50 Ω) 40mVpp a 20Vpp (High Z)
• Función de modulación abundante, varias formas de onda moduladas: AM,
FM, PM, PWM y FSK.
• Lineal, barrido logarítmico y modo Burst.
• Abundante E / S: fuente de modulación externa, entrada de referencia
externa de 10 MHz, fuente de disparo externo, salida de forma de onda,
salida de señal digital síncrona, salida de referencia interna de 10 MHz.
• Dispositivo de almacenamiento USB de apoyo; almacenar y leer
parámetros de configuración de onda o la forma de onda arbitraria editada
con dispositivos USB. La actualización del sistema también se puede
realizar utilizando dispositivos USB.
• El control remoto se realiza utilizando la LAN. Z Interfaz estándar: USB Host
& Device, RS-232, GPIB.
• Interfaz gráfica que muestra el ajuste de la señal directamente.
• Interfaz de usuario chino / inglés.
• Sistema de ayuda incorporado chino / inglés.
• Soporte chino / inglés de entrada.
- 57 -
ANEXO III CONCEPTOS BASICOS
Para poder entender mejor algunos términos en el trabajo se presentan los

siguientes conceptos:
1.-Constante Dieléctrica 𝜀 , (permitividad), es la capacidad de un medio para

almacenar energía electrostática. La constante dieléctrica puede estar definida por
la característica del material (𝜀𝑟 ) y por el espacio libre, es decir, para el vacío 𝜀0 =
8.854𝑥10−12 Farad/metro.
2.-Permeabilidad 𝜇, es la medida de la superioridad de un material comparado con

el vacío, para servir como trayectoria para líneas de fuerza magnética. Los
materiales ferromagnéticos como el hierro, el acero, níquel y cobalto poseen altas
permeabilidades𝜇𝑟 , mientras que algunas sustancias diamagnéticas como el cobre
o latón tienen permeabilidades comparables con las del vacío, en este caso 𝜇0 =
4𝜋𝑥10−7Henry/metro.
3.-Conductividad 𝜎, es la medida de habilidad de un medio para conducir corriente

eléctrica. Todos los metales puros son conductores, teniendo algunos mejor
conductividad que otros. La conductividad es el recíproco de la resistividad y su
unidad de medida son los siemens (ohms).
- 58 -

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO

“ESTUDIO DE LAS TÉCNICAS DE MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS CAMPOS

PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

MÉXICO, D.F. 2015

“ESTUDIO DE LAS TÉCNICAS DE MEDICIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS CAMPOS

EVALUAR LOS EFECTOS A TRAVÉS DEL USO DEL MÉTODO DE MEDICIÓN DE LA

CIUDAD DE MÉXICO, A 11 DE OCTUBRE DEL 2016.

ING. PATRICIA LORENA RAMÍREZ RANGEL

ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ IV

Medir las emisiones y evaluar los efectos de los campos electromagnéticos

III. Dar sugerencias y recomendaciones para la exposición a campos

La exposición a campos electromagnéticos (CEM) es intemporal y universal,

Se estudian estos tipos de luminarias balastradas ya que en el país siguen

1.1 Introducción lámparas y balastros

Las lámparas fluorescentes y de alta Intensidad de descarga, son las de mayor

Se mencionarán las lámparas más comunes en el mercado [1]:

Lámparas de alta intensidad de descarga (HID): Requieren un nivel de tensión del

Lámparas fluorescentes: Son las más comunes para iluminar en un hogar o la

Hoy en día se existen diversos tipos de balastros, como a continuación se

Balastros Magnéticos o Electromagnéticos: Están compuestos por un inductor y un

Balastros electrónicos: Generalmente este tipo de balastros trabajan en el

Aunque los balastros electromagnéticos presentan una gran simplicidad y un costo

Estos balastros, generan pulsos que provocan interferencias electromagnéticas no

El espectro visible (longitudes de onda en la que el ser humano es capaz de

La característica principal de este trabajo, es el enfoque en el aspecto de la

Se ha mencionado que las lámparas producen interferencia electromagnética no

La radiación es un modo de trasmisión de cualquier tipo de energía de un medio a

Existen dos tipos de radiación [4]:

• Intencionales (hechas por el hombre): Se encuentran comúnmente en los

La continua proliferación de los numerosos aparatos con transmisión en Radio

Suponiendo que una jornada laboral de una persona profesionista es de 8 horas

En resumen, la electrónica ha venido avanzando a lo largo de la historia, desde el

Todo esto dio pauta a la aplicación de los desarrollos establecidos por la

La susceptibilidad se define como la incapacidad de un sistema para funcionar sin

La evaluación de EMC garantiza básicamente que cualquier dispositivo electrónico

Las EMI´s son perturbaciones que afectan a cualquier sistema eléctrico o

En este trabajo se utilizará un medidor receptor EMI (Radiorreceptor para pruebas

La EMC dentro de sus pruebas, realiza un análisis de descargas electrostáticas

Otros aspectos a satisfacer son la integridad de Señal (Signal-Integrity) y la

En los equipos de iluminación existen diferentes productos, tales como:

2.1 La Organización Mundial de la Salud.

En este trabajo se analizarán los efectos de la radiación emitida por equipos

La Organización Mundial de la Salud, (organismo que se encarga en la

En la siguiente tabla se observan algunas de las diferencias entre campos

*Su fuente de alimentación es la tensión *Su fuente de alimentación es la corriente

*No todos los materiales tienen la

2.2 Clasificación de campos electromagnéticos de acuerdo a la frecuencia.

La exposición a CEM ha sido estudiada durante años, teniendo como resultado

1. Frecuencias de la red eléctrica y todos los aparatos eléctricos, la cual

2.3 Efectos en la salud

En caso que un ser humano este expuesto a este tipo de campos

En el organismo se producen ciertas corrientes eléctricas, debido a las reacciones

• A FEB los campos magnéticos y eléctricos inducen pequeñas corrientes en

2.3.1 Energía ionizante y no ionizante

Cuando se quieren analizar los efectos biológicos de la radiación electromagnética

Para que esta radiación se presente es necesario trabajar con frecuencias

Para que los equipos electrónicos no excedan el límite de la energía no ionizante

Su fuente de alimentación es la tensión Su fuente de alimentación es la corriente